Unterrichtsmaterial Teilchenphysik – Status Quo –

Präsentation zum Thema: "Unterrichtsmaterial Teilchenphysik – Status Quo –"—  Präsentation transkript:

1 Unterrichtsmaterial Teilchenphysik – Status Quo –
16. November 2013 Kickoff-Meeting in Dresden Julia Woithe

2 Inhalt BIG IDEAS DER TEILCHENPHYSIK
STATUS: TEILCHENPHYSIK IN DEN LEHRPLÄNEN EVALUATION DER ALUMNI DES GERMAN TEACHERS PROGRAMME STATUS: MATERIALIEN DES NETZWERKS TEILCHENWELT

3 BIG IDEAS der Teilchenphysik

4 Die Frage nach Lernzielen
Dissertation Stephanie Münstermann: Entwicklung, Durchführung und Evaluation einer Lehrerfortbildung zum Thema Elementarteilchenphysik für NRW. (inkl. Befragung von Teilchenphysikern zu den Big Ideas der Teilchenphysik)

5 Beispiel: Big Ideas nach Michael Kobel
Prinzip der Vereinfachung Konzept der Wechselwirkungen Austauschteilchen Ladung als Eigenschaft eines Teilchens Kopplungsstärke Elementarteilchen Übergang klass. - relativistische Physik Symmetrien & Erhaltungssätze Forschungsmethoden Technologietransfer

6 Beispiel: Big Ideas nach Michael Kobel
Prinzip der Vereinfachung Konzept der Wechselwirkungen Austauschteilchen Ladung als Eigenschaft eines Teilchens Kopplungsstärke Elementarteilchen Übergang klass. - relativistische Physik Symmetrien & Erhaltungssätze Forschungsmethoden Technologietransfer unterstrichen: auch von Lehrern der Lehrerfortbildung am CERN genannt

7 Befragung von Lehrkräften zu den Big Ideas
am Ende des letzten Lehrerworkshops am CERN 35 Lehrkräfte Big Ideas nach Häufigkeit ihrer Nennung: 71% Forschungsmethoden (Detektoren, Beschleuniger) 69% Elementarteilchen 34% Wechselwirkungen 20% Technologietransfer (medizinische Anwendungen) 3% Symmetrien & Erhaltungssätze 11% Rechtfertigung Grundlagenforschung 9% Modelle/Erkenntniswege 6% Offene Fragen

8 Vergleich Teilchenphysiker - Lehrkräfte
Grundlage: Big Ideas von Michael Kobel “Bitte beurteilen Sie die Bedeutung des jeweiligen Konzeptes für Schüler der Sekundarstufe II und den Grad der Komplexität des Konzeptes für Schüler sowie ihr persönliches Wissen über das Konzept auf einer Skala von 0 bis 5.”

9 Bedeutung des Konzepts für Schüler
Michael Kobel Lehrer des GTP 1 Prinzip der Vereinfachung 2 Wechselwirkungen 3 Austauschteilchen 4 Ladung als Eigenschaft eines Teilchens 5 Kopplungsstärke 6 Elementarteilchen 7 Übergang klass. – relativ. Physik 8 Symmetrien & Erhaltungssätze 9 Forschungsmethoden 10 Technologietransfer

10 Komplexität des Konzepts
Michael Kobel Lehrer des GTP 1 Prinzip der Vereinfachung 2 Wechselwirkungen 3 Austauschteilchen 4 Ladung als Eigenschaft eines Teilchens 5 Kopplungsstärke 6 Elementarteilchen 7 Übergang klass. – relativ. Physik 8 Symmetrien & Erhaltungssätze 9 Forschungsmethoden 10 Technologietransfer Neu: animiert

11 Wissen über das Konzept
Michael Kobel Lehrer des GTP 1 Prinzip der Vereinfachung 2 Wechselwirkungen 3 Austauschteilchen 4 Ladung als Eigenschaft eines Teilchens 5 Kopplungsstärke 6 Elementarteilchen 7 Übergang klass. – relativ. Physik 8 Symmetrien & Erhaltungssätze 9 Forschungsmethoden 10 Technologietransfer Neu:animiert

12 Interessante Zusammenhänge
Korrelationskoeffizienten |r|> 0,8 Neu animiert

13 StaTus: Teilchenphysik in den Lehrplänen

14 Übersicht: Teilchenphysik in den Lehrplänen
Lehrplanvergleich: Wo kommt die Teilchenphysik in der Sekundarstufe II in den Lehrplänen der 16 Bundesländer Deutschlands vor? Konrad Jende 2011 / Aktualisierung 2013: Thomas Unkelbach Übersicht Lehrpläne:

15 Zusammenfassung TP im Pflichtbereich TP im Wahlbereich
TP kommt nicht vor Baden‐ Württemberg Berlin Niedersachsen Bayern (6 Std.) Brandenburg Sachsen Bremen Hessen Thüringen Hamburg Rheinland‐Pfalz (10 Std.) Mecklenburg‐ Vorpommern Saarland NRW (12 bzw. 6 Std.) Sachsen-Anhalt (4 Std.) Schleswig‐ Holstein (8 Std.)

16 Beispiel NRW, LK ab 01.08.2014 Lernziele: Lerninhalte:
Die Schülerinnen und Schüler systematisieren mithilfe des heutigen Standardmodells den Aufbau der Kernbausteine und erklären mit ihm Phänomene der Kernphysik (UF3) … Lerninhalte: Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen (Kontext: Forschung an Teilchenbeschleunigern) Austauschteilchen der fundamentalen Wechselwirkungen Konzept der Austauschteilchen vs. Feldkonzept Kernbausteine und Elementarteilchen

17 Vergleich: Lehrpläne – Big Ideas
Elementarteilchen: 8 von 16 BL Forschungsmethoden: 7 von 16 BL Wechselwirkungen: 6 von 16 BL Austauschteilchen: 4 von 16 BL Offene Fragen: von 16 BL Neu: reihenfolge + animiert

18 Befragung der ALUMNI DES GERMAN TEACHERS PROGRAMME am CERN

19 CERN ALUMNI BEFRAGUNG von Gerfried Wiener, PJAS III.
27. Juni Juli 2012 Teilnehmerzahl: 100 alle Angaben in Absolutzahlen Zusammensetzung Funktion

20 ERGEBNISSE Die Inhalte der modernen Physik (speziell: Teilchenphysik, Astroteilchenphysik) sollten im Unterricht eine größere Rolle spielen.

21 ERGEBNISSE Das Angebot an Materialien zur Teilchenphysik (zB: Bücher, Internet, NTW Forum) ist zufriedenstellend.

22 Zitate Falls nicht zutreffend, was fehlt Ihnen?
Konkrete Aufgaben oder Informationen, die den Bezug zum CERN als auch zum Rahmenplan haben. Das Material könnte - soweit möglich - näher an den Lehrplänen orientiert sein. Weitere Idee für die Umsetzung im Unterricht. Praktisches Unterrichtsmaterial wie etwa Arbeitsblätter oder kurze Videosequenzen. Konkrete, didaktisch aufbereitete Zugänge.

23 Status: Materialien des Netzwerks Teilchenwelt

24 Materialien für Lehrkräfte
Teilchenphysik – Forschung und Anwendungen (Informationen und Anregungen) Das Standardmodell der Teilchenphysik (Hintergrundinformationen) Die vier Wechselwirkungen (Arbeitsblatt) Der ATLAS-Detektor (Arbeitsblätter, Filmsequenzen) Selbstbau einer Nebelkammer (Experimentieranleitung) Teilchen-Steckbriefe (Karten, Hinweise für Lehrkräfte)

25 Ziel: Roter Faden durch die Teilchenphysik
Mit Materialien, die ... vielseitig im Unterricht einsatzbar sind verschiedene Formate zur Wissensvermittlung und Übung enthalten sinnvoll zu Einheiten zusammengesetzt werden können

26 Hier ist Platz für Ihre Ideen!